01广西木薯生物燃料乙醇产业发展分析
谢 铭，李 肖.广西木薯生物燃料乙醇产业发展分析[J].江苏农业科学,2010(3):471-474.
广西木薯生物燃料乙醇产业发展分析
谢 铭1
，李 肖
2
(1.广西民族大学预科教育学院，广西南宁530006;  2.广西民族大学国际教育学院，广西南宁530006)
摘要：阐述了广西发展木薯燃料乙醇的背景和现状，分析了广西发展木薯燃料乙醇具备的自然环境、产业基础、
政策、科技等方面的优势条件，结果表明广西木薯燃料乙醇发展潜力巨大，有望成为广西工农业新的经济增长点和经济支柱，提出了世界金融危机过后，木薯燃料乙醇产业发展壮大的思路。  关键词：燃料乙醇；木薯；广西；发展
中图分类号:S188  文献标志码:A  文章编号:1002-1302(2010)03-0471-04
收稿日期:2009-09-15
基金项目：广西科技开发项目(编号:0782003-2)。
作者简介：谢 铭(1965 )，男，广西武鸣人，讲师，主要从事生物农业、农业经济研究。Te:l (0771)3263301;E -m ai:l m ol gen@163 。
发展绿、环保、可再生能源，是我国保障能源安全的重要战略举措，也是当今世界能源发展的潮流。生物燃料乙醇以其可再生性、经济性、环保性，成为当前石油能源替代品首选。
在我国耕地不断减少、年人均粮食不足400kg 的情况下，不可能大规模使用粮食生产燃料乙醇。2006年，国家出台政策，强调发展生物燃料乙醇的基本原则是 因地制宜，非粮为主 ，做到 不与人争粮，不与粮争地 ，决定不再批准设立新的粮食生物乙醇企业。木薯是可再生生物资源，具有良好的生物特性，是目前国内最经济的非粮燃料乙醇首选原料。广西地处南亚热带，是我国最主要的木薯产区，发展木薯燃料乙醇产业具有得天独厚的条件，对支持国家新能源建设，培育广西工农业新的经济增长点，大力发展循环经济，推动北部湾经济圈的跨越发展，具有重要的现实意义和广阔的发展应用前景。
1 世界生物燃料乙醇生产概况和发展趋势
燃料乙醇是世界上生产和使用量最大的生物质能源，主要替代部分汽油作为交通运输燃料。为了缓解石
油危机，早在1975年巴西就开始实施 燃料乙醇计划 ，以甘蔗为原料生产燃料乙醇，用于车用乙醇汽油，目前已形成1000多万t/年的产量，为该国第三大能源。美国从上世纪80年代初起步用玉米发展燃料乙醇，到2007年产量达1400多万,t 超过巴西位列全球第一。到2012年，美国、巴西、欧盟的燃料乙醇年产量预计将分别达到2200万t 、2010万t 、1950万t [1]。我国开发生物燃料乙醇开始于上世纪末。2001年中央政府投资50亿元在黑龙江、吉林、安徽、河南省建立了4个大型陈化粮乙醇生产企业，年生产能力130万t 。2007年又在广西建立以木薯为原料的广西中粮生物质能源有限责任公司，年设计产量20万,t 2007年底已建成投产。我国已成为世界上继巴西、美国之后第三大生物燃料乙醇生产国和应用国。
生物质能源的开发利用已经是大势所趋。2005年2月
我国颁布了 可再生能源法 ,2007年8月又颁布了 可再生
能源中长期发展规划 ，计划到2010年，增加非粮原料燃料乙醇年利用量200万,t 生物燃料乙醇总利用量为302万,t 乙醇汽油销售量达到3020万,t 占全国汽油销售量50%；到2020年，生物燃料乙醇年利用量达到1000万,t 生物燃料消费量占到全部交通燃料的15%左右。2 木薯作为能源作物的优势2.1 木薯生物学特性
木薯(Mani hot esculenta C rantz)属于大戟科木薯属植物，起源于南美洲，是全球三大薯类作物之一，
主要分布于南北纬30 之间，海拔2000m 以下。19世纪20年代引入我国，分布在我国长江以南的广西、广东、海南、云南等省区。木薯具超长的气候资源利用率、超高的单位面积光合作用能力和生物能量累积水平。木薯对土壤的适应性强，只要不积水，凡是不适应种植其他作物的，都可先种木薯，并获得一定产量，被称为 先锋作物 。
木薯具备的优良生物学、经济学特性表现为:(1)抗旱、耐瘠薄。木薯具有极强的土壤养分和水分利用率，能在其他作物难以生长的贫瘠土壤顽强生长，具有耐严重干旱、在雨季到来则迅速生长发育的遗传特性。(2)抗病虫害。中国目前几乎没有发现严重的木薯病虫害。(3)光、热、水资源利用率高。单位面积的生物能产量高于绝大多数其他栽培作物,10
个月周期的鲜薯产量可达90t/h m 2
。块根(鲜薯)的干物率和淀粉含量分别可达42%和30%左右，经济系数达0.55。(4)块根淀粉率高和淀粉品质优良。块根淀粉含量一般在26%~34%，高于甘薯和马铃薯，被誉为 淀粉之王 。木薯淀粉粒较大，透明度、黏度高，适合于制造优质变性淀粉[2]
。2.2 木薯生产乙醇成本优势
木薯是生产乙醇的优良原料,50kg 干片可生产95%乙醇9~10kg 。用木薯生产燃料乙醇具有成本低、生产
工艺可靠成熟等优点。目前我国生物燃料乙醇生产中，原料成本占到总成本的70%~80%。2008年，由于全球粮食危机及遭历史罕见冰冻雨雪灾害等，广西木薯价格创历史最高，鲜木薯达520元/,t 最高达到700元/,t 比2007年涨30%；木薯干片达1550元/,t 上涨34.7%[3]生物能源
。即使在原料价格较高的情况下，以木薯为原料的燃料乙醇企业利润大幅下降，但依然可以获利，且木薯乙醇的经济效益远高于玉米乙醇(表1)。
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表1 木薯、玉米、甘蔗生产乙醇的经济性比较[3]
材料种类
价格
原料
(元/t)
原料
单耗
(t)
原料
成本
(元/t)
乙醇
加工费
(元/t)
乙醇生
产成本
(元/t)
乙醇
市场价
(元/t)
盈利额
(元/t)
鲜木薯5007.03500800430055001200
木薯干片1535  2.8429860048985500602玉米1500  3.2480080056005500-100甘蔗28014.0392070046205500880
3 广西发展木薯燃料乙醇优势
3.1 自然优势
木薯原产南美洲，为热带亚热带作物。广西地处亚热带，北回归线横贯中部，热区面积大，高温多雨，且雨热同季。年均气温17~22 ，年均降雨量1250~1750mm，全年无霜期长达280~360d，全区大部分地
区1月均温8.3~15.2 ，温度、日照、水分都很适合木薯生产。从土壤条件来看，木薯对土壤的要求低，具有耐旱耐瘠特点，广西丘陵坡地、山地较多，种植其他农作物产量很低，而种植木薯却可获得较高的产量。相同的面积，木薯产投比比甘蔗、水稻、玉米、花生等作物高。广西特有的自然条件成为我国木薯主产区，种植面积、产量均占全国70%以上，是木薯种植面积最大、产量最多、加工水平最高省(区)。广西种植面积较大的有南宁、钦州、北海、百、梧州等地(市)，形成了桂中、桂南、桂东、桂西主产区。3.2 政策优势
发展生物质能源是我国保障能源安全、粮食安全的战略举措。2005年2月，国家出台了 能源法案 ，以立法的形式推动生物液体燃料(燃料乙醇、燃料柴油)的发展。2006年12月国家发改委和财政部共同下发了 关于加强生物燃料乙醇项目建设管理，促进产业健康发展的通知 ，提出 因地制宜，非粮为主 的发展原则。同时提出 重点支持以薯类、甜高粱及纤维资源等非粮原料产业发展 。财政部对生物乙醇的生产销售提供专项政策性补贴。
2007年12月我国第1个以木薯为原料的年产20万t非粮燃料乙醇项目在广西北海投产，实现了我国生物燃料乙醇生产由 粮 向 非粮 的重大转变。
3.3 市场优势
非粮燃料乙醇国内需求量巨大。按照国家 可再生能源中长期发展规划 ，黑龙江等4个粮食燃料乙醇企业
的产量不提高，并要逐渐减产,2010年产量要从2001年的130万t 减到102万t。而非粮乙醇的生产使用量要从2008年的20万t提高达到200万,t提高10倍，缺口很大。目前我国非粮乙醇生产主要以木薯为原料，如甜高粱、纤维素等项目因技术难度太大都还未正式启动投产[3]。国内非粮乙醇在今后一段时间内仍然以木薯乙醇为主。广西木薯乙醇市场巨大，除满足区内需要外，大部分主要向区外输送。
3.4 加工优势
广西木薯加工业发展早，基础好。目前有木薯淀粉加工企业100多家，木薯乙醇企业20多家。2000年来，木薯乙醇企业有了很大发展，其中木薯乙醇产能已达10万t/年的企业有：广西北海国发海洋生物产业股份有限公司，广西新天德能源公司。木薯乙醇产能达5万~10万t/年的有：广西明阳生化科技股份有限公司，广西杨森酒精有限公司，广西平果凯特生物化工有限公司等。这些企业生产的木薯乙醇主要为食用酒精和工业酒精[4]。2007年底广西中粮生物质能源有限公司年产20万t燃料乙醇投产，成为国内首家定点生产非粮燃料乙醇企业。
3.5 科技优势
通过多年的努力，广西已建立集木薯种植、加工、销售为一体的科研生产服务体系，培养建立了一支科技开发队伍。广西亚热带作物研究所、广西大学农学院等单位从事木薯品种的引进和选育工作，上世纪90年代以来先后选育出GR911等一批优良新品种。GR911新品种与当前我国的主栽品种南洋红相比，增
产达56.5%。广西不仅是全国最大的木薯生产中心，也是我国木薯种植、加工科研力量比较雄厚，科研规模比较大的省区。
3.6 价格优势
随着木薯淀粉、乙醇加工业的快速发展，木薯原料的需求巨增，木薯原料价格上涨，鲜木薯从2006年350元/t左右涨到2007年的420元/t左右。2008年，北海等地鲜木薯高达600~700元/t。农民种植木薯获得了较高的收益，生产积极性高涨，有力促进了木薯种植业生产，带动了当地农业结构的调整，增加农村富余劳动力的就业，对广西社会经济的发展起到了重要推动作用。
4 木薯燃料乙醇生产潜能分析
木薯具有耐旱耐瘠、粗生易长、病虫害较少、易于贮存等特点。长期以来，广西各地农民都有自发种植木薯的习惯。在饥荒年代，木薯还曾充作农民口粮。近年来，广西木薯种植面积达30万h m2，鲜木薯产量为700多万,t木薯面积和产量均占到全国70%以上。
广西得天独厚的区位优势，适于发展木薯。据统计，广西热作区面积占全国首位，占到38.4%(表2)。
表2 广西与全国各省(区)热作区土地面积比较
区域面积(万km2)占全国比重(%)排名全国热作区29.67100
广西热作区11.4038.421
云南热作区7.8026.292
广东热作区4.6015.503
海南热作区3.3911.434
福建热作区2.478.325
台湾热作区3.59
资料来源: 中国热带作物种植区划 (农牧渔业部热带作物区划办公室编，广东科学技术出版社1989年出版)。
2006年广西农业厅资料显示，广西有不宜种植粮食和甘蔗的边际性荒坡、山地700万h m2。在保证生态林草的前提下，保守测算可新增木薯种植面积100万h m2以上，由于单产水平的提高，鲜薯总产量有望达到2500万~3000万t/年，其中2100万t可生产300万t燃料乙醇，剩余的木薯可生产200万t木薯淀粉，木薯产业链的综合年产值可达300亿元人民币[5]。
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江苏农业科学 2010年第3期
相关专家研究认为，广西拥有适于发展木薯生产的旱地和坡地200万h m2以上。按广西鲜木薯平均产量19.5t/h m2计，广西木薯资源蕴藏量至少为年产鲜木薯3900万,t按市场价450元/t计算，农业产值174.5亿元。以2007年农民种植木薯毛利260元/t计算，农民可增加收入101.4亿元。可生产燃料乙醇541万,t按市场酒精价，产值297.6亿元，利润64.9亿元。如产量提高到45t/h m2，鲜木薯产量为9000万,t农业产值达405亿元，农民可增加收入234亿元。相当于生产燃料乙醇1250万,t产值687.5亿元，利润150亿元[3]。木薯乙醇产业还将拉动运输、物流、化工、石油、环保等产业的发展，成为广西工农业新的经济增长点。广西木薯乙醇完全有能力成为我国非粮乙醇的领头羊。
5 我国非粮燃料乙醇发展新特点
2007年爆发的国际金融危机，导致全球消费需求严重萎缩，原油价格暴跌，世界经济陷入低谷，我国生物燃料的发展步伐也减缓下来。截至2008年年底，国家批准定点已建非粮乙醇企业总产能仅为20万,t与国家发改委公布的 可再生能源发展 十一五 规划 发展目标尚有180万t的缺口[6]。
目前广西北海国发海洋生物产业股份有限公司、广西新天德能源公司等广西木薯乙醇企业已经具备50万t产能，已经启动的海南椰岛木薯乙醇10万t/年规划、广东华灵集团木薯乙醇50万t/年的规划，有利于实现 十一五 规划目标[7]。有经济学家认为世界经济已经触底，回暖复苏为时不远。随着能源需求的回升，生
物燃料乙醇的需求必然联动上涨。
6 发展广西木薯燃料乙醇策略
6.1 保障木薯原材料供应
木薯既是优良的燃料乙醇原料，也是生产淀粉、变性淀粉等的重要工业原料。我国从1998年开始出现木薯加工业原料供应不足，目前已经成为木薯干片和木薯淀粉最大的进口国。广西作为木薯主产区，也已面临原料严重不足的局面。燃料乙醇生产中，原料成本占到70%~80%。木薯原料价格上涨100元/,t乙醇生产成本就要上涨700元/,t将给木薯乙醇企业造成较大的资金压力。当鲜木薯的收购价为600元/t 时，木薯乙醇的生产将达到盈亏平衡点[8]。要保障木薯燃料乙醇产业的发展壮大，就必须增加木薯产量，避免价格大幅上涨，以使木薯价格保持在合理水平。
6.1.1 扩大种植面积 广西适宜开垦种植木薯的的边际性土地面积巨大，在不与粮、甘蔗争地，不破坏森林生态的前提下，短期内年种植面积提高1倍达60万h m2是可以实现的。
试验结果表明，在肥力较高的甘蔗地种植木薯，经济效益可提高到1.5~2.0倍。发展甘蔗与木薯的轮作制度，是一项合理利用土地资源，满足生产需求并提高经济效益的有利种植制度，甘蔗-木薯轮作制，是未来广西能源与糖业平行发展的优先选择[5]，是扩大木薯种植面积的有效途径。
木薯种植业布局，在传统木薯优势产区配套建设5~6个面积5.3万~6.6万h m2、产量180万~200万t的木薯高产基地中心示范片，具体分布为:
(1)桂中南示范片：建立西乡塘、良庆、武鸣、隆安、扶绥计6.6万h m2、总产量230万t鲜薯以上，以武鸣为中心的高产示范片。
(2)桂南示范片：建立北海、合浦、钦州、灵山、浦北、防城港、东兴、上思6.3万hm2、总产量240万t以上，以合浦为中心的高产示范片。
(3)桂西南示范片：建立江州、大新、上思、宁明、龙州计5.3万h m2、总产量180万t以上，以江州为中心的高产示范片。
(4)桂东示范片：建立蒙山、梧州、苍梧、岑溪、藤县、八步、北流、兴业、博白、陆川、桂平、平南县计7.3万h m2、总产量260万t以上，以藤县为中心的高产示范片。
(5)桂西北示范片：建立百、田东、平果、德保、田林、凌云、巴马、大化、都安、马山6万h m2、总产量200万t以上，以百为中心的高产示范片[9]。
上述5个高产示范片鲜木薯的产量可达1100万,t可实现生产燃料乙醇157万t。
6.1.2 推广良种良法 推广良种良法，提高木薯单产，对提高木薯总产意义重大。广西南洋红木薯品种种植多年并已趋老化，单位面积产量及淀粉含量明显下降。近年来，广西农技部门选育引进了一批木薯良种，如南植199、GR911等，表现高产优质，应大力推广。木薯种茎繁殖系数较低，一般只有1 (10~15)，建立种茎种苗基地，利用组培快繁技术，可以较好地解决木薯繁殖问题。用2~3年时间把良种覆盖率从目前的40%提高到80%。
开展良种良法配套，改变农民粗种粗管，不施或少施肥的习惯。木薯比较耐瘠，不等于不需要肥料。施足肥料增施钾肥，能够显著提高产量和品质。深耕土地木薯大面积产量可从目前的19.5t/h m2提高1倍，实现39t/h m2的产量目标。
引进、繁育早、中、晚熟期木薯品种，合理搭配种植，延长鲜薯收获期，以利木薯加工企业延长加工期。
6.1.3 木薯地间作套作种植 木薯生长期长达8~10个月，前期生长较缓慢，实行木薯和其他作物如花生、大豆、绿豆、西瓜、南瓜等矮秆作物间作或套作，不仅能提高单位土地利用率和产出率，增加农民收入，而且有利于保持水土和提高土壤肥力[10]。
6.1.4 开拓国外原料市场 东南亚国家和一些非洲国家有大量适合种植木薯的土地，人力成本较低。据广西专家考察，仅柬埔寨东北部就有50万h m2未开垦土地适合种植木薯。2008年广西明阳生化科技股份
有限公司到越南、柬埔寨等东盟国家投资租地开发种植木薯和合作建厂，通过返还产品来缓解区内木薯原料和淀粉的紧缺[11]。
6.2 加工业布局
根据加工业就近原料基地且交通方便的原则，以南宁为中心，东南西北中各配套布局一个乙醇生产基地。(1)在中部木薯桂中南示范片，重点推进广西杨森公司木薯乙醇及木薯深加工产业化项目;(2)南部重点推进广西新天德能源公司木薯综合开发二期工程，配套桂南示范片;(3)东部初步确定在桂东示范片的梧州;(4)西北部基地可建在百;(5)西南部建在崇左。燃料乙醇产品除供应本区，主要供应区外。6.3 综合处理废水和降耗减排相结合，发展绿循环型产业
国内木薯乙醇企业的 三废 处理中，废气、废渣的污染已得到解决，废液的处理难度仍然较大。每生产1t酒精产生
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谢 铭等：广西木薯生物燃料乙醇产业发展分析
酒精糟液12t左右，其中COD达40~70g/L,BOD达30~ 50g/L，如处理不当，会严重污染周边环境，造成很大的环境压力[12]。
高负荷厌氧处理系统的发展成功能为产业化综合处理这类有机废水提供有效途径。通过废水预沉降分离、厌氧反应处理、硅藻精土吸附、农灌好氧联合处理，有效地处理这类有机废水，并能获取沼气。通过对沼气净化，使甲烷含量提高至95%，燃值和品质接近天然气。净化后的沼气可用于烧锅炉。沼气发生系统中产生的污泥，经混凝、发酵、干燥处理后，有针对性地按配比添加营养剂，可制成生物有机肥，用于木薯生产种植。
销售废水处理产出物压缩生物燃气和固体生物有机肥的收入，除去用于进行废水处理的成本，可获得一定的经济效益，有利于实现对废水的产业化综合处理[4]。
广西中粮生物质能源有限公司酒精废糟液的综合利用采用国际先进的I C反应器处理废水，副产沼气回锅炉燃烧，进行热电联产，实现清洁生产和产业可持续发展。先进工艺的采用使木薯燃料乙醇生产的能耗、水耗、物耗及污水排放等指标都接近或达到国际先进水平。以乙醇纯度99.5%为标准，按木薯干淀粉含量67%的标粮计算，每生产1t乙醇原料消耗低于3.05,t耗新鲜水低于12.7,t木薯燃料乙醇能耗折标煤低于500kg，蒸汽消耗降至1.8t。为实现无污染生产，采用在全球领先的帕克设备对废水进行处理，处理过程每天产生污泥100,t是生产有机肥的好原料，处理后的废水达到国家排放标准，值得扩大推广[13]。
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(上接第393页)
表3 3种农药与酶作用的对比试验
农药
蚕蛹酶
无农药加农药
鸡肝酶
无农药加农药
面粉酶
无农药加农药
混合酶
无农药加农药
辛硫磷 pH值1.240.940.990.541.230.69  1.030.63乐果 p H值1.621.53  1.181.231.40  1.37  1.541.47 pH值1.500.78  1.140.781.390.87  1.210.71
应，且混合酶原在检测上未出现特异性的提高。对于乐果的不响应可能与试验中未经活化有关系。
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